Comment simplifier l’arrêt rapide au niveau du module sur d’immenses toits commerciaux

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Le projet solaire de toit de 9,2 MW de Summit Ridge Energy qui a été installé par PowerFlex.

L’ajout d’électronique de puissance au niveau du module (MLPE) aux projets solaires résidentiels sur les toits pour se conformer aux dernières exigences d’arrêt rapide peut généralement ne pas ajouter trop de temps ou de travail aux installations. Mais cette exigence de sécurité sur les toits n’est pas seulement pour les maisons résidentielles – les toits commerciaux nécessitent le même traitement.

Aujourd’hui, les installateurs C&I installent des projets de toits de tailles comparables à leurs homologues au sol. Chacun des 22 320 modules solaires sur le toit nécessitait un dispositif d’arrêt rapide (RSD) en dessous.

Mais PowerFlex n’a pas été découragé lorsque NEC 2017 a créé cette exigence. La société avait déjà commencé à installer l’électronique de puissance SolarEdge sur ses projets de toits commerciaux avant cette date. La solution string-inverter-plus-optimiser a donné aux concepteurs plus de flexibilité pour maximiser la couverture photovoltaïque sur les surfaces de toit irrégulières, garantissant que si des modules subissent un ombrage ou des performances limitées du fait de l’accumulation de poussière et de crasse, le reste du réseau n’est pas affecté.

« Lorsque vous êtes libre en tant que concepteur d’avoir plusieurs longueurs de cordes en raison de la flexibilité inhérente à la technologie d’optimisation, c’est un gros avantage », a déclaré Pete Vash, directeur technique de PowerFlex. « Lorsque les optimiseurs sont devenus disponibles sur le marché, les gens qui fabriquaient des toits commerciaux étaient très intéressés par eux avant même qu’il n’y ait des exigences d’arrêt rapide simplement en raison de l’amélioration de la production et de la flexibilité de conception. »

L’installation commerciale sur le toit de Radio Flyer par Sunvest utilise des optimiseurs et des onduleurs SolarEdge.

Une fois NEC 2017 adopté par de nombreuses juridictions, les optimiseurs SolarEdge répondent aux exigences d’abaissement de la tension à 80 V ou moins en 30 secondes. PowerFlex est indépendant de la technologie, mais de nos jours, la société utilise SolarEdge pour la plupart des systèmes.

« Nous avions quelque chose qui fonctionnait et nous avons pu continuer avec le même type de conception que nous avions », a déclaré Vash. « Ils ont été un bon partenaire pour PowerFlex et ils ont soutenu des projets pendant le processus de mise en service, il y a donc une bonne synergie là-bas. »

Outre l’optimisation, SolarEdge vante les avantages de sa solution d’onduleur en matière de sécurité. Si des erreurs d’installation sont commises, SolarEdge indique que son logiciel de détection de température les détectera.

« Notre technologie a cette visibilité au niveau du module que nous pouvons voir. On peut même voir une diode bypass grillée sur le module. On voit bien qu’il y a une faute. Nous avons des capteurs qui le détectent, ils le signalent, et cela signifie que les gens peuvent le réparer », a déclaré Carolyn Humphreys, directrice des ventes C&I pour l’Est de l’Amérique du Nord chez SolarEdge.

SolarEdge se distingue également par son offre pour l’architecture de base. Au lieu d’entités distinctes mises en place pour travailler ensemble après coup, sa technologie fait partie d’un système cohérent.

« Nous pensons qu’il y a un énorme avantage à avoir tout intégré en tant que système à partir d’un seul fournisseur », a déclaré Jason Bobruk, directeur de la conformité du code chez SolarEdge. « Et nous maintenons également la fiabilité et la robustesse de ce système grâce à nos programmes de contrôle qualité, et toute cette philosophie se traduit également dans notre approche de certification. Lorsque nous certifions un système d’arrêt rapide, nous certifions dans son ensemble, l’ensemble du système— [that] inclut les optimiseurs, inclut les onduleurs, inclut même le petit boîtier de déconnexion CC avec l’interrupteur dessus.

Luttes de rationalisation de l’arrêt

Quel que soit le choix d’équipement d’arrêt rapide d’un installateur, l’installation de centaines ou de milliers de composants supplémentaires sur un projet comporte des inconvénients inhérents. Il faut plus de temps pour préparer tout l’équipement, installer chaque unité et les mettre en service. Le plus gros casse-tête, cependant, est peut-être le stress supplémentaire lié à l’exploitation et à la maintenance lors de l’ajout de nombreux points de défaillance potentiels supplémentaires dans un projet.

« L’ajout d’optimiseurs peut entraîner des coûts inattendus lorsque vous exécutez un actif d’exploitation », a déclaré Matt Cote, directeur principal des achats chez PowerFlex. « Même si les composants ont hypothétiquement un taux de défaillance de 0,1 %, lorsque vous en déployez des milliers, cela s’additionne avec le temps et pose potentiellement de nombreux défis différents. »

Une installation commerciale sur le toit de Clif Bar par Sun Light & Power utilise Tigo MLPE pour répondre aux exigences d’arrêt rapide.

Tigo Energy est un autre fabricant majeur de MLPE qui est certifié UL en tant que système d’arrêt rapide avec de nombreuses marques d’onduleurs. La société a récemment annoncé son propre onduleur. Tigo propose trois variantes de MLPE satisfaisant à un arrêt rapide : RSD autonome, surveillance RSD plus et surveillance et optimisation RSD plus. Étant donné que les prix sont ultra-compétitifs dans les projets C&I, James Dillon, directeur du marketing de Tigo, a déclaré que la plupart des installateurs choisissent actuellement RSD seul pour économiser environ 10 $ supplémentaires par unité.

« C’est dommage, car c’est un compromis entre [operating expenses] et le coût – combien de travail voulez-vous mettre en place en amont par rapport à l’exploitation et à la maintenance à long terme ? Je pense que nous devons mieux expliquer la valeur et disposer d’une excellente solution logicielle dont les installateurs tireront le meilleur parti », a-t-il déclaré.

GRNE Solar, basée dans l’Illinois, installe des projets commerciaux dans le Midwest, où certains bureaux de délivrance des permis utilisent toujours le NEC 2014. La position à l’échelle de l’entreprise est que la sécurité passe avant tout, donc GRNE pense que l’arrêt rapide au niveau du module devrait être mis en œuvre quelle que soit l’adoption du code de la région. La société a rencontré un certain recul sur cette philosophie de la part des développeurs.

« L’augmentation des coûts du matériel et de l’installation peut être un ajout important au budget global d’un projet. Lors de l’examen d’un appel d’offres concurrentiel, il ne s’agit pas toujours d’une comparaison pomme à pomme lorsque l’arrêt rapide n’est pas inclus dans la soumission de chaque entrepreneur », a déclaré Jeremy Hoerauf, chef de projet commercial pour GRNE Solar, dans un e-mail.

Un autre problème courant est qu’il est parfois difficile de savoir qui est responsable de l’exploitation et de la maintenance pour la durée de vie de ces projets commerciaux, a déclaré Dillon de Tigo. Si ce n’est pas l’installateur, il est encore moins incité à opter pour la solution de surveillance la plus coûteuse. Mais il s’attend à ce que la nature axée sur le présent du marché évolue à mesure que les systèmes à arrêt rapide commencent à vieillir.

« La facture n’arrive pas à échéance avant quelques années, donc si quelqu’un a des problèmes avec les installations qu’il a faites il y a trois, quatre, cinq, huit ans, il en tirera les leçons et le construira dans le futur » dit Dillon.

L’énigme du connecteur

Un autre facteur de stress qui apparaît lors de l’ajout de centaines de composants supplémentaires entre le module et l’onduleur sont les centaines de connecteurs PV supplémentaires nécessaires pour les installer. À l’heure actuelle, il n’existe pas de norme universelle pour les connecteurs photovoltaïques, mais le dernier code exige que tous les connecteurs utilisés sur un produit soient identiques, qu’ils soient fabriqués par le même fabricant ou testés UL pour être compatibles. Cela signifie que les entreprises se démènent souvent pour trouver suffisamment de connecteurs auprès d’un seul fabricant, avec des résultats variables.

« Cela peut sembler une question triviale, mais pouvez-vous imaginer si toutes les clés USB n’étaient pas créées de la même manière et que chaque ordinateur portable avait un connecteur de taille légèrement différente ? » dit Vash.

Le GRNE a exprimé la même plainte après avoir rencontré des connecteurs qui ne sont pas compatibles avec ses modules sélectionnés ou avec les unités d’arrêt rapide.

« Ce que nous aimerions voir des fabricants d’arrêt rapide, c’est un connecteur standard qui fonctionne pour n’importe quel fabricant de modules », a déclaré Hoerauf. « Avec l’évolution de l’industrie vers chaque fabricant de modules ayant leur propre connecteur, les fournisseurs d’arrêt rapide doivent normaliser le connecteur et le faire approuver pour tous les modules. »

L’installateur a également remarqué que l’industrie des modules s’oriente vers des fils conducteurs plus courts, les fabricants de RSD doivent donc commencer à créer des fils plus longs pour s’y connecter. Ces problèmes logistiques peuvent sembler mineurs, mais peuvent entraîner des retards lourds qui nuisent aux entreprises.

Simplifier les offres MLPE

Étant donné que l’exigence d’arrêt rapide est relativement récente, de nouveaux produits et avancées sont déployés rapidement pour répondre au besoin. Cote a déclaré que le principal problème qu’il espère que les fabricants aborderont est la complexité des entreprises devant se procurer et installer différents composants auprès de plusieurs fabricants. Les offres groupées avec des composants pré-assemblés et des RSD intégrés peuvent faire gagner du temps aux équipes d’installation sur site.

Les installateurs GRNE travaillent sur un grand projet commercial de toit.

« Si les entreprises du côté des fournisseurs innovent et travaillent ensemble pour créer quelque chose qui est juste un package complet pour une entreprise comme la nôtre, ce serait super bénéfique et éliminerait beaucoup de conjectures et de maux de tête liés à la conception », a-t-il déclaré. .

Mais ce type de collaboration n’est pas facile dans une industrie où la technologie évolue rapidement.

« Le défi avec ça, c’est qu’il y a tellement d’options différentes là-bas », a déclaré Dillon de Tigo. « En fait, nous sommes compatibles avec des centaines d’options d’onduleurs – vous devez le faire avec chaque taille chez chaque fabricant. C’est une bataille de mise à niveau sans fin.

Tigo poursuit donc une voie différente pour simplifier ses appareils pour les installateurs. Les ingénieurs s’efforcent de condenser leur MLPE en un seul appareil et d’utiliser du matériel pour activer les différentes fonctions plutôt que d’offrir les attributs de RSD, de surveillance et d’optimisation dans trois appareils différents. Cet appareil compatible matériel finirait également, idéalement, par recevoir d’autres mises à jour numériquement.

« Cela rendrait les choses encore plus faciles – si vous pouviez mettre un élément matériel et dire: » Je veux une optimisation sur cette moitié du bâtiment, et sur cette moitié, j’ai juste besoin d’un arrêt rapide car il n’y a aucune chance d’ombre «  », a déclaré Dillon .

En tant qu’exigence relativement nouvelle, les problèmes d’arrêt rapide au niveau du module sont toujours en cours d’élimination, en particulier sur les projets de toits commerciaux à grande échelle. En attendant, les installateurs devront continuer à apprendre les meilleures pratiques au fur et à mesure pour rendre l’installation et la maintenance continue aussi faciles que possible.

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